Question

试运用所学知识，解决下列问题：
（1）已知在一定温度下，
C（s）+CO₂（g）?2CO（g） 平衡常数K₁；
CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g） 平衡常数K₂；
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）  平衡常数K₃；
则K₁、K₂、K₃之间的关系是：K₃=

 

．
（2）煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题．已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，会发生如下反应：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），该反应平衡常数随温度的变化如下表所示：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

该反应的正反应方向是

 

反应（填“吸热”或“放热”），若在500℃时进行，设起始时CO和H₂O的起始浓度均为0.2mol/L，在该条件下，CO的平衡转化率为：

 

．
（3）从氨催化氧化可以制硝酸，此过程中涉及氮氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等．对反应N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞0在温度为T₁、T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化曲线如图所示．下列说法正确的是

 

．
A．A、C两点的反应速率：A＞C
B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
D．由状态B到状态A，可以用加热的方法
（4）0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的硝酸铵溶液等体积混合后，溶液中各离子的物质的量浓度从大到小的顺序是

 

．
（5）工业上用CH₃OH、氧气、KOH溶液构成燃料电池，则其负极电极反应式

 

，当转移的电子为4mol时，正极消耗的气体在标况下的体积为

 

L．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,常见化学电源的种类及其工作原理,化学平衡的影响因素,产物的百分含量随浓度、时间的变化曲线,化学平衡的计算

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据平衡常数的表达式推断；
（2）温度升高K值减小，所以正反应为放热反应；令CO的浓度变化为c，用三段式表示出各物质变化的浓度、平衡时的浓度，再根据平衡常数计算；
（3）从平衡移动的角度分析各物理量的变化；
（4）首先让两者反应生成的物质考虑电离和水解，最终确定离子浓度的大小；
（5）在燃料电池的负极上是燃料发生失电子发生氧化反应，据此来书写；根据电极反应关系式求消耗气体的体积．

解答： 解：（1）根据化学方程式可知：K₁=

c2(CO)

c(CO2)

，K₂=

c(H2)×c(CO2)

c(CO)×c(H2O)

，K₃=

c(CO)×c(H2)

c(H2O)

，所以：K₃=K₁×K₂，故答案为：K₁×K₂；
（2）温度升高K值减小，所以正反应为放热反应，
对于反应      CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
开始（mol/L）：0.02   0.02      0        0
变化（mol/L）：c     c         c        c
平衡（mol/L）：0.02-c 0.02-c    c        c
所以

c×c

(0.02-c)×(0.02-c)

=9，解得c=0.015，
所以CO的转化率为

0.015mol/L

0.02mol/L

×100%=75%，
故答案为：放热；75%；
（3）对反应N₂O₄（g）?2NO₂（g），在温度为T₁、T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化曲线如图2所示．则
A．A点压强小于C点的压强，压强越大，反应速率越大，则反应速率：A＜C，故A错误；
B．增大压强，平衡向正反应移动，但浓度的增大幅度大于转化的程度，所以C点浓度大，颜色深，故B错误；
C．B、C两点二氧化氮的体积分数相同，则混合气体的平均相对分子质量相同，故C错误；
D．在相同压强下，升高温度，平衡向逆反应方向移动，则二氧化氮的体积分数增大，所以由状态B到状态A，可以用加热的方法，故D正确；
故答案为：D；
（4）0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的硝酸铵溶液等体积混合后，得到等浓度的一水合氨、硝酸钠和硝酸铵的混合溶液，以一水合铵的电离为主，溶液呈碱性，所以c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故答案为：c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（5）燃料电池中，负极上甲醇失电子发生氧化反应，电极反应式为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，正极反应的关系式为
 O₂ ～4mole^-，
22.4L   4mole^-
故答案为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；22.4；

点评：本题考查化学平衡常数、平衡移动相关计算、原电池等，题目较为综合，涉及多方面的知识，难度中等，本题中注意把握等效平衡的解题应用．